高中化学第二章分子结构与性质测评含解析新人教版选择性必修第二册

第二章测评

(时间:90分钟　满分:100分)

可能用到的相对原子质量:H 1　C 12　N 14　O 16　Cl 35.5　Br 80　I 127

一、选择题(本题包括10个小题,每小题只有一个选项符合题意。每小题2分,共20分)

1.下列模型或示意图正确的是(　　)

答案D

解析CO2分子中3个原子共线,为直线形分子,故A项错误;B项是p-pπ键电子云模型,故错误;砷原子结构示意图应为,故C项错误。

2.下列描述正确的是(　　)

A.CS2为V形极性分子

B.SiF4与S的中心原子均为sp3杂化

C.C2H2分子中σ键与π键的数目比为1∶1

D.水加热到很高温度都难分解是因水分子间存在氢键

答案B

解析CS2为直线形非极性分子;SiF4与S的中心原子的价层电子对数均为4,因此中心原子均为sp3杂化;C2H2分子中σ键与π键的数目比为3∶2;水加热到很高温度都难分解是因O—H的键能较大。

3.下列各组分子中心原子杂化轨道类型相同的是(　　)

A.CO2与C6H6 B.CH4与NH3

C.BeCl2与BF3 D.C2H2与C2H4

答案B

解析CO2分子中C原子采取sp杂化,苯分子中C原子采取sp2杂化;CH4和NH3分子中的C、N原子都是采取sp3杂化;BeCl2分子中Be原子采取sp杂化而BF3分子中的B原子采取sp2杂化;C2H2分子中C原子采取sp杂化而C2H4分子中C原子采取sp2杂化。

4.下列说法正确的是(　　)

A.HF、HCl、HBr、HI的沸点依次升高

B.H2O的熔、沸点高于H2S,是由于H2O分子之间可以形成氢键

C.乙醇分子与水分子之间只存在范德华力

D.氯的各种含氧酸酸性由强到弱的顺序为HClO>HClO2>HClO3>HClO4

答案B

解析HF分子间可以形成氢键,沸点最高,沸点高低顺序应为HF>HI>HBr>HCl,A错误;O元素的电负性较大,水分子间可以形成氢键,故H2O的熔、沸点高于H2S,B正确;乙醇分子与水分子之间可以形成氢键,C错误;Cl元素的化合价越高,对应氧化物的水化物酸性越强,酸性由弱到强的顺序应为HClO<HClO2<HClO3<HClO4,D错误。

5.徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子,如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是              (　　)

A.H2O2分子的空间结构为直线形

B.CO2分子为非极性分子

C.BF3分子中B原子为sp3杂化,分子为三角锥形

D.CH3COOH分子中C原子均为sp2杂化

答案B

解析H2O2分子不是直线形的,两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上,A错误;CO2分子为直线形分子,分子内正、负电荷中心重合,为非极性分子,B正确;BF3分子中B原子为sp2杂化,分子为平面三角形,C错误;CH3COOH分子中甲基C原子采取sp3杂化,羧基C原子采取sp2杂化,D错误。

6.下列说法中正确的是(　　)

A.互为手性异构体的分子互为镜像,且分子组成相同,性质也相同

B.由酸性FCH2COOH>CH3COOH,可知酸性ClCH2COOH>CH3COOH

C.共价键都具有饱和性和方向性,都可以绕键轴旋转

D.除HF外,其他卤化氢沸点随着相对分子质量的增大而升高,是因为氢键的键能逐渐增大

答案B

解析互为手性异构体的分子性质有所不同,A错;由提示可知,B项中F原子的存在使得酸性增强,故同族元素的Cl也有类似的作用,B正确;s轨道与s轨道发生电子云重叠形成的共价键没有方向性,σ键可以绕键轴旋转,π键不能旋转,故C错;在卤素氢化物中,只有HF分子间能形成氢键,D错。

7.下列有关共价键的键参数的说法不正确的是(　　)

A.CH4、C2H4、CO2分子中的键角依次增大

B.HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长

C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小

D.分子中共价键的键能越大,分子的熔、沸点越高

答案D

解析三者的键角分别为109°28'、120°、180°,依次增大,A选项正确;因为F、Cl、Br的原子半径依次增大,故与H形成共价键的键长依次增长,B选项正确;O、S、Se的原子半径依次增大,故与H形成共价键的键长依次增长,键能依次减小,C选项正确;分子的熔、沸点与分子间作用力有关,与共价键的键能无关,D选项错误。

8.下列描述正确的是(　　)

A.NH3为非极性分子

B.Cl的空间结构为平面三角形

C.N中有4个完全相同的共价键

D.SiF4的中心原子为sp3杂化,S的中心原子为sp2杂化

答案C

解析NH3空间结构为三角锥形,属于极性分子,A错误;Cl中氯原子为sp3杂化,Cl的空间结构为三角锥形结构,B错误;N中N原子采取sp3杂化,空间结构为正四面体形,4个共价键完全相同,C正确;SiF4、S中心原子均为sp3杂化,D错误。

9.图中每条折线表示元素周期表第ⅣA族~第ⅦA族中的某一族元素氢化物的沸点变化,每个小黑点代表一种氢化物,其中P点代表的是(　　)

A.H2S B.HCl 

C.PH3 D.SiH4

答案D

解析因为第二周期的非金属元素的氢化物中,NH3、H2O、HF分子之间可以形成氢键,它们的沸点高于同族其他元素氢化物的沸点,A、B、C不符合题意,而CH4分子间不能形成氢键,所以P点代表的是SiH4。

10.PH3是一种无色剧毒气体,其分子结构和NH3相似,但P—H键能比N—H键能小。下列判断错误的是              (　　)

A.PH3分子呈三角锥形

B.PH3分子是极性分子

C.PH3沸点低于NH3的沸点,因为P—H键能小

D.PH3稳定性低于NH3,因为N—H键能大于P—H键

答案C

解析PH3与NH3空间结构相同,因中心原子上有1对孤电子对,均为三角锥形,属于极性分子,故A、B项正确;PH3的沸点低于NH3,是因为NH3分子间可以形成氢键,C项错误;PH3的稳定性弱于NH3,是因为N—H键能大于P—H,D项正确。

二、选择题(本题包括5个小题,每小题有1~2个选项符合题意。每小题4分,共20分)

11.下列说法中正确的是(　　)

A.PCl3分子是三角锥形,这是因为磷原子是sp2杂化的结果

B.sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道

C.凡中心原子采取sp3杂化的分子,其VSEPR模型都是四面体形

D.AB3型的分子空间结构必为平面三角形

答案C

解析PCl3分子的价层电子对数为4,因此PCl3分子中磷原子为sp3杂化,A项错误;sp3杂化轨道是由原子最外电子层上的s轨道和3个p轨道重新形成的能量相等、成分相同的4个轨道,B项错误;sp3杂化所得到的VSEPR模型为四面体形,C项正确;PCl3分子中1对孤电子对占据了一个杂化轨道,因此PCl3分子是三角锥形,D项错误。

12.X、Y、Z、Q、E、M六种元素中,基态X原子的价层电子排布式为2s2,Y的基态原子核外有5种运动状态不同的电子,Z元素的某同位素原子常用于测定文物的年代,Q是元素周期表中电负性最大的元素,E的阳离子通常存在于硝石、明矾和草木灰中,M的原子序数比E大1。下列说法正确的是(　　)

A.EYQ4中阴离子中心原子的杂化方式为sp3杂化

B.X、Y元素的第一电离能大小关系:X<Y

C.Z的空间结构为平面三角形

D.MZ2仅含离子键,可用于制备乙炔

答案AC

解析基态原子价层电子排布式为2s2的元素X是Be;Y基态原子有5种运动状态不同的电子,则Y为B元素;14C通常用于测定文物的年代,Z是碳元素;元素周期表中电负性最大的元素是F;硝石、明矾和草木灰中均含有的阳离子是K+,则E、M分别是K、Ca。

B离子中B原子有4对价层电子,所以B是sp3杂化,A项正确;Be的2s轨道为全充满,故其第一电离能大于B,B项错误;C中碳原子的价层电子对数是3,碳原子为sp2杂化,空间结构是平面三角形,C项正确;CaC2中含有离子键和共价键,D项错误。

13.如表为元素周期表前四周期的一部分,下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述正确的是(　　)

A.W、R元素单质分子内都存在非极性键

B.X、Z元素都能形成双原子分子

C.最简单氢化物的熔、沸点:WH3<XH3

D.键长:X—H<W—H,键能:X—H<W—H

答案BC

解析由元素在元素周期表中的位置可知,X为N元素、W为P元素、Y为S元素、R为Ar元素、Z为Br元素。白磷单质中存在非极性键,但稀有气体分子为单原子分子,分子中没有化学键,A错误;氮气、溴单质都是双原子分子,B正确;NH3分子间存在氢键,C正确;原子半径:W>X,故键长:W—H>X—H,键长越短,键能越大,故键能W—H<X—H,D错误。

14.下面两表分别列出了CO和N2的某些性质及相关键能,有关说法不正确的是(　　)

表1

表2

A.CO与N2的价层电子总数相等

B.由表2可知,CO的活泼性不及N2

C.由表1可知,CO的熔、沸点高于N2,这是因为CO分子间作用力小于N2

D.由表1可知,室温时,CO在水中的溶解性大于N2,是因为CO分子有弱极性

答案BC

解析CO与N2的价层电子总数均为14,A正确;CO与N2分子结构相似,一个CO分子中含有2个π键,根据表中键能知,CO中第一个π键的键能约为1071.9kJ·mol-1-745kJ·mol-1=326.9kJ·mol-1,N2中第一个π键的键能约为946kJ·mol-1-418kJ·mol-1=528kJ·mol-1,CO中第一个π键的键能较小,所以CO的第一个π键比N2中第一个π键更容易断裂,所以一氧化碳比氮气活泼,B错误;由表1可知,CO的熔、沸点高于N2,说明CO分子间作用力大于N2,C错误;水是极性溶剂,氮气为非极性分子,一氧化碳为极性分子,由表1可知,室温时,CO在水中的溶解性大于N2,是因为CO分子有弱极性,D正确。

15.根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断,下列分子或者离子的空间结构的相关描述正确的是              (　　)

答案D

解析SO2分子中的中心原子杂化方式为sp2杂化,价层电子对互斥模型呈平面三角形,分子的空间结构为V形,A项错误;HCHO分子中的中心原子杂化方式为sp2杂化,价层电子对互斥模型呈平面三角形,分子的空间结构为平面三角形,B项错误;NF3分子中的中心原子杂化方式为sp3杂化,价层电子对互斥模型呈四面体形,分子的空间结构为三角锥形,C项错误。

三、非选择题(本题包括5个小题,共60分)

16.(11分)数十亿年来,地球上的物质不断变化,大气的成分也发生了很大的变化。下表是目前空气和原始大气的主要成分:

用上表所涉及的分子填写下列空白:

(1)含有10个电子的分子有　　　　　　　　　　　(填化学式,下同)。 

(2)由极性键构成的非极性分子有　　　　　　　。 

(3)分子间可以形成氢键的有　　　　。 

(4)沸点最高的物质是　　　　,其沸点最高的原因是 

(5)不含孤电子对的分子(稀有气体除外)有　　　,它的空间结构为　　　　　　　　　　。 

(6)极易溶于水且水溶液呈碱性的物质是　　　,极易溶于水的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(除有标注的外,每空1分)(1)H2O、Ne、CH4、NH3(2分)　(2)CH4、CO2　(3)NH3、H2O

(4)H2O　水分子间存在氢键,使分子间作用力增大,沸点升高(2分)　(5)CH4　正四面体形　(6)NH3　氨分子与水分子间形成氢键

解析(1)含10电子的分子有H2O、Ne、CH4、NH3。

(2)题表中N2、O2、CH4、CO2为非极性分子,其中由极性键构成的非极性分子只有CH4和CO2。

(3)水分子间,氨分子间均存在氢键。

(4)表中所涉及的物质都是由分子构成的。沸点的高低主要看范德华力的强弱,但水分子间还有氢键的作用,分子间氢键的存在使水的沸点最高。

(5)碳原子最外层有4个电子,在甲烷分子中形成了4个共价键,不存在孤电子对,最外层电子都参与成键,空间结构为正四面体形。

(6)极易溶于水且水溶液呈碱性的物质只有氨气。它极易溶于水,是因为氨分子与水分子间形成氢键,增大了氨气的溶解性。

17.(14分)已知A、B、C、D都是元素周期表中前36号的元素,它们的原子序数依次增大。A与其他3种元素既不在同一周期又不在同一主族。B原子的L层p能级中有5个电子;C是周期表1~18列中的第14列元素;D原子的L层电子数与最外层电子数之比为4∶1,其d能级中有1对成对电子。请回答:

(1)A与C形成的简单共价化合物的分子式是　　　　　　　,中心原子杂化类型是　　　　,分子的空间结构是　　　　,是　　　　　分子(填“极性”或“非极性”)。 

(2)B与C比较,电负性较小的是　　　　　(填元素符号)。 

(3)D位于元素周期表中第　　　　族,D2+的结构示意图是　　　　,D元素的+3价离子的电子排布式为　　　　　　　。 

(4)A与B形成的化合物极易溶于水,其原因是 　。 

答案(1)SiH4(1分)　sp3(1分)　正四面体(1分)　非极性(1分)

(2)Si(2分)

(3)Ⅷ(2分)　(2分)

1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5(2分)

(4)HF与H2O都是极性分子,且HF与H2O可形成分子间氢键(2分)

解析B原子的L层p能级中有5个电子,则B为F元素;D原子的L层电子数与最外层电子数之比为4∶1,其d能级中有1对成对电子,D为26号元素Fe;C是元素周期表1~18列中的第14列元素,原子序数在9~26,所以C为Si元素;A与其他3种元素既不在同一周期又不在同一主族,所以A为H元素。

(1)H与Si形成的简单共价化合物的分子式是SiH4;价层电子对数为4,中心原子杂化类型是sp3;无孤电子对,分子的空间结构是正四面体形,是非极性分子。

(2)元素的非金属性越强,电负性越大,F与Si比较,电负性较小的是Si。

(4)H与F形成的化合物极易溶于水,其原因是HF与H2O都是极性分子,且HF与H2O可形成分子间氢键。

18.(12分)X、Y、Z、M、Q是中学化学常见的五种元素,原子序数依次增大,其相关结构或性质信息如下表所示。

(1)Q元素基态原子的电子排布式是　　　　　　。 

(2)比较Y元素与氧元素的第一电离能:　　　　>　　　　(填元素符号);X和Z形成的化合物XZ2为一种液体溶剂,其分子中的σ键和π键数目之比为　　　　,该化合物　　　　溶于水(填“易”或“难”)。 

(3)Y的最简单氢化物分子中含有　　　　共价键(填“极性”或“非极性”,下同),是　　　　分子,该氢化物易液化,其原因是　。 

(4)M的气态氢化物和氟化氢相比(填写化学式,并从微粒间作用力的角度分析原因),稳定性强的是　　　　,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;沸点高的是　　　　,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(除有标注的外,每空1分)(1)[Ar]3d64s2(或1s22s22p63s23p63d64s2)

(2)N　O(两空共1分)　1∶1(2分)　难

(3)极性　极性　氨分子间可以形成氢键

(4)HF　H—F的键能大于H—Cl　HF　HF分子间可以形成氢键

解析根据题意推知X、Y、Z、M、Q分别是C、N、S、Cl、Fe元素。

(1)铁原子核外有26个电子,基态原子的电子排布式是[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2。

(2)N原子的2p能级是半充满状态,较稳定,因此第一电离能:N>O。X和Z形成的化合物XZ2为CS2,根据结构式SCS可知,分子中σ键和π键数目之比为1∶1,且为非极性分子;根据“相似相溶”规律可判断CS2难溶于水。

(3)Y的最简单氢化物为NH3,N—H是极性共价键,分子结构呈三角锥形,结构不对称,为极性分子;氨气易液化的原因是氨分子间可以形成氢键。

(4)由于H—F的键能大于H—Cl,故氢化物的稳定性:HF>HCl;由于HF分子间可以形成氢键,故其沸点比HCl的高。

19.(12分)卤族元素形成的单质和化合物有很多,我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解它们。

(1)卤族元素位于元素周期表的　　　　区;溴的价层电子排布式为　　　　　　。 

(2)在一定浓度的溶液中,氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式存在的,使氢氟酸分子缔合的作用力是　　　　。 

(3)请根据下表提供的第一电离能数据判断,还原性最强的卤素原子是　　　　(写出名称)。 

(4)已知下列5种羧酸:

①CF3COOH　②CH3COOH　③CH2FCOOH

④CH2ClCOOH　⑤CH3CH2COOH

其酸性由强到弱的顺序为　　　　　　　　　(填序号)。 

(5)硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体,层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。则1 mol H3BO3形成的晶体中有　　　 mol氢键。 

硼酸溶于水生成弱电解质一水合硼酸

B(OH)3·H2O,它电离生成少量[B(OH)4]-和H+,则[B(OH)4]-的空间结构为　　　　　　　　　　　,其中B原子的杂化方式是　　　　。 

答案[(1)(2)(3)每空1分,(4)(5)每空2分]

(1)p　4s24p5　(2)氢键　(3)碘　(4)①>③>④>②>⑤　(5)3　正四面体形　sp3

解析(3)由表中数据可知,碘的第一电离能最小,即碘失去电子能力最强,其还原性最强。

(4)F原子吸电子能力大于Cl,烃基是推电子基团,烃基中碳原子数越多,其推电子能力越弱,故5种羧酸酸性由强到弱的顺序为①>③>④>②>⑤。

(5)由硼酸片层结构图可以看出,每个硼酸分子可以形成6个氢键,由于氢键存在于分子之间,故1mol硼酸形成的晶体中有3mol氢键。在[B(OH)4]-中,B原子价层电子对数为4,无孤电子对,故[B(OH)4]-是正四面体结构,B原子采取sp3杂化。

20.(11分)(1)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。

①NH3分子的空间结构是　　　　　　　;N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是　　　　。 

②肼可用作火箭燃料,燃烧时发生的反应是

N2O4(l)+2N2H4(l)3N2(g)+4H2O(g)

ΔH=-1 038.7 kJ·mol-1

若该反应中有4 mol N—H断裂,则形成的π键有　　　 mol。 

③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4与硫酸铵化合物类型相同,则N2H6SO4晶体内不存在　　　(填标号)。 

a.离子键　　b.共价键　　c.范德华力

(2)第ⅥA族元素氧、硫、硒(Se)的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题:

①H2Se的酸性比H2S　　　(填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的空间结构为　　　　,S的空间结构为　　　　　　　　　　　。 

②H2SeO3的分别为2.7×10-3和2.5×10-7,H2SeO4第一步几乎完全电离,为1.2×10-2,请根据结构与性质的关系解释:

H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因   　。 

答案(除有标注的外,每空1分)(1)①三角锥形　sp3　②3　③c(2分)

(2)①强　平面三角形　三角锥形　②H2SeO3和H2SeO4可表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2,H2SeO3中的Se为+4价,而H2SeO4中的Se为+6价,正电性更高,导致Se—O—H中O的电子更向Se偏移,越易电离出H+(3分)